Tubi a infrarossi in fibra di carbonio per il riscaldamento dei forni a vuoto

I forni a vuoto utilizzano generalmente due metodi di riscaldamento: il riscaldamento interno e il riscaldamento esterno. Il riscaldamento esterno presenta diversi svantaggi, come la bassa efficienza di riscaldamento, la ridotta resistenza meccanica del corpo del forno alle alte temperature, le dimensioni limitate del forno, l'elevata inerzia termica durante il riscaldamento esterno e gli alti costi associati al controllo preciso della temperatura. I forni sottovuoto a riscaldamento interno attenuano questi difetti e presentano strutture di strati isolanti più semplici. Tuttavia, richiedono requisiti più elevati per gli elementi riscaldanti e comportano processi di installazione più complessi.

I metodi di riscaldamento interno richiedono anche la riduzione della tensione nominale dei tubi riscaldanti a meno di 100 V, in genere circa 60 V, e richiedono un sistema di riduzione della tensione. Pertanto, il circuito del sistema di riscaldamento interno del forno a vuoto è relativamente complesso. Esiste un metodo di riscaldamento che possa risolvere gli inconvenienti del riscaldamento interno ed esterno?

Utilizing tubi di riscaldamento a infrarossi in fibra di carbonio for vacuum furnace heating combines the advantages of both external and internal heating methods, showing significant potential in both technological advancements and cost-effectiveness. As demonstrated in the article “Validation: Carbon Fiber Heating Tubes Can Carbonize Wood Sticks in Vacuum Environment,” tubi di riscaldamento a infrarossi in fibra di carbonio have been proven effective for heating in vacuum conditions. Here, we introduce a vacuum furnace using carbon fiber infrared heating tubes, with a box structure inspired by conventional vacuum furnaces.

Questo forno a vuoto adotta una camera cilindrica tradizionale sigillata con un diametro interno di 1000 mm e un'altezza di 1200 mm, funzionante a una temperatura di 400 gradi Celsius. È dotato di 21 tubi di riscaldamento a infrarossi in fibra di carbonio single-ended da 380V/1000W ciascuno. Questi tubi sono distribuiti uniformemente all'interno della camera. Le specifiche dei tubi di riscaldamento a infrarossi includono: diametro di 18 mm, lunghezza di 980 mm, potenza nominale di 380 V/1000 W e configurazione elettrica con collegamento a triangolo.

Compared to conventional resistance wire heating tube vacuum furnaces, carbon fiber infrared heating tube vacuum furnaces offer several distinct advantages:

• Possono funzionare sia a 220 V che a 380 V, eliminando la necessità di apparecchiature step-down e semplificando i circuiti elettrici, riducendo così in modo significativo i costi di investimento delle apparecchiature.
• I tubi di riscaldamento a infrarossi sono distribuiti uniformemente all'interno della camera, in corrispondenza della profondità della cavità, garantendo un riscaldamento uniforme all'interno della camera.
• Il riscaldamento a radiazione infrarossa non richiede un mezzo per il trasferimento del calore, ottenendo un'efficienza di riscaldamento molto più elevata rispetto ai tradizionali metodi di riscaldamento conduttivo.
• L'esterno dei tubi di riscaldamento è realizzato in quarzo, per garantire l'isolamento e prevenire i cortocircuiti con il corpo del forno, aumentando così la sicurezza.
• La struttura del forno è semplice e prevede il fissaggio di staffe all'interno della scatola e l'aggancio dei tubi di riscaldamento alle staffe, senza la necessità di ulteriori progetti di protezione dell'isolamento.

Nel complesso, l'utilizzo di tubi di riscaldamento a infrarossi in fibra di carbonio nelle apparecchiature per forni a vuoto riduce i costi di produzione, semplifica la progettazione dei circuiti e garantisce le stesse prestazioni di riscaldamento dei metodi di riscaldamento tradizionali, rendendoli una scelta convincente per diverse applicazioni.

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